Étude d'un circuit RC avec CondoLab
Pour étudier un circuit RC en spécialité de terminale, nous utilisons un voltmètre fabriqué à base d'un Arduino Uno et une interface graphique appelée CondoLab.
Sur cette page, nous présentons uniquement la nouvelle version (bientôt disponible) de l'interface graphique CondoLab.
Présentation
Le “voltmètre Arduino” (boitier noir sur la photo) est branché entre les bornes du condensateur comme un voltmètre classique.
Les mesures qu'il réalise sont envoyées à l'ordinateur par le câble USB et affichées en temps réel dans l'interface graphique.
Une vidéo de présentation :
Schéma du circuit
Le montage électrique utilisé dans cet exemple est constitué :
- d'une résistance de 1000 Ω ;
- d'un condensateur de 1000 μF ;
L'interface graphique
L'interface graphique permet :
- de suivre l'évolution de la tension entre les bornes du condensateur au cours du temps. Deux courbes peuvent être affichées ;
- mesurer la constante de temps τ avec un réticule ;
- de modéliser le graphique obtenu et de déterminer l'expression uC(t), de la constante de temps τ et de la tension du générateur E ;
- d'afficher l'asymptote horizontale et la tangente à l'origine ;
- d'afficher la tension 0,63 x E lors de la charge ou 0,37 x E lors de la décharge et le temps correspondant ;
- d’identifier le régime transitoire et le régime stationnaire ;
- d'exporter les mesures dans le presse-papier, vers Excel ou dans un fichier CSV ;
- d'enregistrer le graphique dans différents formats (png, jpg, svg, pdf…).
Avec CondoLab, vous ne pourrez mesurer que des temps caractéristiques τ de l'ordre de 10 ms.
Les différentes fonctions
Le tableau central
- Affichage de la tension mesurée en temps réel ;
- Clique gauche : Activation de la courbe 1. Lors de l'acquisition les mesures seront attribuées à la courbe 1.
Clique droit : Suppression de la courbe 1.
- Afficher / masquer la courbe 1
- Mêmes fonctions qu'en 2 mais pour la courbe 2.
Bouton Acquisition
Après avoir cliqué sur le bouton Acquisition, une faible variation de la tension déclenchera automatiquement l'enregistrement des mesures.
Lorsque la charge ou la décharge est terminée, il faut arrêter l'acquisition en cliquant sur le bouton Stop.
Bouton Options
Le boutons Options permet :
- de modifier les paramètres d'acquisition ;
- de personnaliser le graphique.
Bouton Modéliser
La modélisation se fait avec les points de la courbe active.
Remarque :
La valeur théorique de τ pour l'exemple ci-contre est de 1,0 s.
Bouton Exporter
Attention, seul la courbe active est exportée, il faut donc sélectionner la courbe avant l'exportation.
Clique droit sur le graphique
Un clique droit sur le graphique permet d'afficher ou de masquer :
- un réticule :
- la tangente à l'origine de la courbe active ;
- la courbe théorique : il faut alors définir les valeurs de C, de R et de E.
Remarque : Il est possible d'exporter les points de la courbe théorique dans le presse-papiers ou dans un fichier CSV.
Les trois manières de mesurer le temps caractéristiques τ
Avec CondoLab, il existe trois manières de mesurer le temps caractéristique τ pour la charge d'un condensateur :
- à l'aide du réticule, on cherche la date pour une tension de 0,63 x E ;
- avec un clique droit sur le graphique, on affiche la tangente à l'origine puis, avec le réticule, on repère son intersection avec l'asymptote horizontale. On mesure τ sur l'axe des abscisses ;
- en modélisant la courbe sélectionnée.
Animation illustrant les trois manières de mesurer τ
Téléchargement
L'interface graphique CondoLab est téléchargeable ici.
La version 3.0 sera bientôt disponible.
Attention, certains antivirus déclarent comme faux positif le fichier principal de cette application !
Vous devez alors intervenir sur l'antivirus pour éviter son effacement.
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